[发明专利]利用对环境有益的可再生或可再循环的还原剂生产铁

说明书

相关申请

本专利申请要求2006年3月13日提交的具有相同发明名称的美国临时专 利申请第60/781,796号的优先权，上述临时专利申请公开的内容纳入本申请作为 参考。

技术领域

本发明涉及熔炼铁矿，更具体地，涉及从铁矿生产金属铁的组合物和方法。

发明背景

自古以来，都是利用含有游离碳的燃料如煤或木炭等产生热量和还原铁矿石所 需的还原气体从铁矿石提炼铁。与煤(12,000-15,000BTU/lb)和焦炭(约12,000-15,000 BTU/lb)相比，木材本身产生的热量很少，只有约6,000-8,000BTU/lb。早期使用的 小型熔炉和简单的吹气设备，温度不足以形成碳化铁，故而最初以此方式形成的铁 使用价值不高，而且制铁业者必须要等到炉火熄灭才能够取出“铁坯”，即含有小量 碳的25-50磅的物质，用来铸造武器。直到大约1860年才开始使用木炭，之后由煤 生产得到的焦炭成为冶炼铁的标准燃料。煤主要由游离碳组成。硬煤含有约6％挥 发性物质，软煤含有稍微多一些的挥发性物质。焦炭具有更多游离碳，在大约1000℃ 至1300℃的温度下用有限的氧气燃烧煤，裂解大分子可得到焦炭，除去挥发性物 质后剩下的焦炭具有更高的机械强度并含有约85-90％游离碳，这种焦炭提供冶炼 铁所要求的高温。在现代熔炉中，铁矿石、石灰石和焦炭各层交替地放置在熔炉内。 焦炭提供所需的热量以及把铁矿石转化为金属铁所需要的还原气体，因此，在一个 典型熔炉内，2,000吨铁矿石(Fe₃O₄)、500吨焦炭和400吨石灰石每日可以生产1,000 吨生铁、500吨矿渣和大量的可燃烧气体。

过去几年已经研究了一些方法来直接生产铁；也称从铁矿中生产铁块，例如可参 照以下期刊文章：

Kobayashi L，Tanigahi Y.and Uragami A，A New Process to produce Iron Directly  From Fine Ore and Coal，Iron and Steelmaker，Vol.28，No.9，2001，pp.19-22；

Negami T.，2001，ITMK3 Premium Ironmaking Process for the New Millenium， Directfrom Midrex 1^st Quarter 2001；

Tsuge O.，Kikukuchi S.，and Tokuda K.，Successful Iron Nugget Production at  ITmk3 Pilot Plant，61^st Iron making Proceedings，Nashville，Tennessee，2002；

Anameric B.and Kawatra S.K.，Laboratory Study Related to the Production and  Properties of Pig Iron Nuggets，Minerals andMetallurgical Processing，Vol.23，No 1， February 2006(a)，pp.52-56；

Anameric B.，Rundman K.B.and Kawatra S.K.，Carburization Effects on Pig Iron  Nugget Making，Minerals and Metallurgical Processing，Vol.23，No3，March 2006，pp. 139-151；

Anameric B.and Kawatra S.K.，Pig Iron Nuggets Versus Blast Fumace Pig Iron， Presented at TMS Fall Extraction and Processing Meeting，Proceedings of the Sohn  International Symposium，San Diego，California，Vol.5，2006(b)，pp.136-156；